專利名稱：選擇操作期內(nèi)增加聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備的動(dòng)力輸出的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備，更詳細(xì)地講，涉及一種在選擇操作 期內(nèi)增加聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備的動(dòng)力輸出的方法。
背景技術(shù)：
如今許多聯(lián)合循環(huán)成套設(shè)備包括通過來自熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)的補(bǔ)充燃燒 而提供的動(dòng)力強(qiáng)化。所述補(bǔ)充燃燒在HRSG之前或在HRSG之內(nèi)進(jìn)行以實(shí)現(xiàn)額外蒸汽產(chǎn)生從 而增加對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的總成套設(shè)備動(dòng)力輸出。HRSG補(bǔ)充燃燒最常用在高峰操作期內(nèi)(例如在 燃?xì)鉁u輪動(dòng)力下降且電力需求高的暑天)提供顯著量的輸出增加。動(dòng)力強(qiáng)化的量受許多設(shè) 備極限如蒸汽渦輪節(jié)流壓力(高壓渦輪入口壓力)極限、HRSG導(dǎo)管燃燒器出口溫度極限、 蒸汽渦輪排氣壓力極限等限制。除了設(shè)備極限之外，動(dòng)力強(qiáng)化還受授權(quán)給動(dòng)力成套設(shè)備的 環(huán)境許可的限制。一旦達(dá)到任何設(shè)備極限和/或環(huán)境限制，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備就不再 能夠增加動(dòng)力輸出。因此，如果動(dòng)力需求超過聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備可傳送的最大動(dòng)力，則 可能出現(xiàn)電壓過低和/或停電。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在選擇期內(nèi)用來自熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)的補(bǔ)充導(dǎo) 管燃燒增加聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備的輸出的方法包括在所述選擇期內(nèi)將再熱蒸汽流引導(dǎo) 到與所述HRSG流體連接的至少一個(gè)再熱調(diào)溫器。所述方法還包括增加流經(jīng)所述至少一個(gè) 再熱調(diào)溫器的再熱調(diào)溫水，對(duì)于所述選擇期將所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器的設(shè)定點(diǎn)溫度降低 到較低設(shè)定點(diǎn)溫度，和提高所述選擇期內(nèi)所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備的動(dòng)力輸出。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方案的另一方面，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備包括燃?xì)鉁u輪機(jī)、 蒸汽渦輪機(jī)和在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)和所述蒸汽渦輪機(jī)之間流體連接的熱回收蒸汽發(fā)生器 (HRSG)。所述HRSG包括經(jīng)構(gòu)造和布置以便補(bǔ)充燃燒的導(dǎo)管燃燒器。至少一個(gè)再熱調(diào)溫器 在所述蒸汽渦輪機(jī)和所述HRSG之間流體連接，且動(dòng)力輸出強(qiáng)化系統(tǒng)與所述HRSG可操作式 連結(jié)。所述動(dòng)力輸出強(qiáng)化系統(tǒng)經(jīng)構(gòu)造和布置以僅在選擇期內(nèi)選擇性地降低所述至少一個(gè)再 熱調(diào)溫器的設(shè)定點(diǎn)溫度以增加所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備的動(dòng)力輸出。


結(jié)合附圖自以下描述這些和其他優(yōu)勢(shì)和特征將顯而易見。在本申請(qǐng)文件結(jié)尾的權(quán)利要求書中特別指出并明確要求保護(hù)被視為本發(fā)明的主 題。結(jié)合附圖自以下詳述本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)勢(shì)顯而易見，其中圖1為根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方案包括動(dòng)力輸出強(qiáng)化系統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè) 備的示意圖。所述詳述參考附圖通過舉例方式說明了本發(fā)明的實(shí)施方案以及優(yōu)勢(shì)和特征。
具體實(shí)施例方式首先參考圖1，用2統(tǒng)指根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方案構(gòu)造的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備 (CCP)。CCP 2包括經(jīng)熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 12與蒸汽渦輪機(jī)8可操作式連接的燃?xì)鉁u 輪機(jī)4。燃?xì)鉁u輪機(jī)4包括經(jīng)燃燒器22與渦輪機(jī)21可操作式連結(jié)的壓縮機(jī)20。還顯示 燃?xì)鉁u輪機(jī)4包括與壓縮機(jī)20連結(jié)的發(fā)生器24。操作期間，排出氣體經(jīng)排氣管線25通到 HRSG 12。如圖1中進(jìn)一步顯示，蒸汽渦輪機(jī)8包括高壓(HP)部分30、中壓(IP)部分32和 低壓(LP)部分34。以與上述類似的方式，LP部分34與發(fā)生器37可操作式連接。LP部分 34還與冷凝器39連接，冷凝器39經(jīng)泵42與HRSG 12相連。HRSG 12包括過熱器(SH)部 分52、高壓(HP)罐-蒸發(fā)器55、中壓(IP)罐-蒸發(fā)器58和低壓(LP)罐蒸發(fā)器61。在此， 應(yīng)當(dāng)理解的是上述 配置只是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備的一個(gè)實(shí)例，根據(jù)所述示例性實(shí)施方案 還可采用其他構(gòu)造。例如，蒸汽渦輪機(jī)8還可經(jīng)單個(gè)軸串接使用以驅(qū)動(dòng)單個(gè)負(fù)載。HRSG 12包括第一高壓過熱器(HP) (SH)區(qū)64和修整高壓過熱器(finishing high pressure superheater) (HP) (SH)區(qū) 65、第一再熱器過熱器(RH) (SH)區(qū) 67 和第二再熱器 過熱器(RH) (SH)區(qū)68、兩個(gè)高壓節(jié)燃器(Econ)區(qū)72和73、IP Econ 76、LP Econ 77以及 IP過熱器80和LP過熱器81。低壓進(jìn)水穿過低壓管路92到達(dá)具有中壓排放(沒有單獨(dú)標(biāo) 記)的泵93。中壓進(jìn)水從泵93的中壓排放經(jīng)管路97通到第一再熱調(diào)溫器94并任選通到 第二再熱調(diào)溫器95。還顯示HRSG 12包括位于第一 HP SH區(qū)64和修整HP SH區(qū)65之間的 第一級(jí)間調(diào)溫器98。第一級(jí)間調(diào)溫器98可允許更穩(wěn)定地控制從修整HP SH 65離開的蒸汽 出口溫度。具體地說，第一級(jí)間調(diào)溫器98可經(jīng)構(gòu)造以在離開蒸汽的溫度超過預(yù)定值(例如 對(duì)于成套設(shè)備的設(shè)計(jì)值)時(shí)通過注入冷卻器進(jìn)水噴霧控制離開修整HP SH 65的蒸汽溫度。第一 RH SH 67和第二 RH SH 68與第一再熱調(diào)溫器94相聯(lián)系。操作第一再熱調(diào) 溫器94以控制從第二 RH SH 68離開的蒸汽溫度。具體地說，第一再熱調(diào)溫器94和任選的 用于增加調(diào)溫能力的第二再熱調(diào)溫器95經(jīng)構(gòu)造以在蒸汽溫度超過預(yù)定值時(shí)通過注入冷卻 器進(jìn)水噴霧控制離開第二 RH SH 68的蒸汽溫度。在此，應(yīng)當(dāng)理解的是圖1中說明的HRSG 12為HRSG的簡(jiǎn)圖且并非想要加以限制。更確切地講，顯示所說明的HRSG來傳達(dá)這類HRSG 系統(tǒng)的一般操作。在選擇期內(nèi)，如在暑天的高或高峰電需求期內(nèi)，必須增加來自CCP 2的動(dòng) 力輸出以滿足需求。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案，CCP 2包括與HRSG 12可操作式相連的動(dòng)力 輸出強(qiáng)化系統(tǒng)110。在選擇期內(nèi)，如在高或高峰需求期內(nèi)，起動(dòng)動(dòng)力輸出強(qiáng)化系統(tǒng)110以增 加超過通過HRSG補(bǔ)充燃燒提供的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力強(qiáng)化約0. 2% -約2. 0%的動(dòng)力需求。在高動(dòng)力 需求期內(nèi)，當(dāng)需要額外輸出且來自HRSG補(bǔ)充燃燒的動(dòng)力強(qiáng)化已達(dá)容量時(shí)，動(dòng)力輸出強(qiáng)化系 統(tǒng)110降低第一再熱調(diào)溫器94和任選的第二再熱調(diào)溫器95的設(shè)定點(diǎn)溫度。應(yīng)該理解高動(dòng) 力需求是指動(dòng)力需求達(dá)到發(fā)電成套設(shè)備的動(dòng)力輸出極限的時(shí)期。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 再熱調(diào)溫器94和/或再熱調(diào)溫器95的設(shè)定點(diǎn)溫度降低約10 T (60C )至約70 T (42°C ) 之間。最優(yōu)選調(diào)溫器94的設(shè)定點(diǎn)溫度降低約40下(24°C)。當(dāng)然，根據(jù)HRSG的設(shè)計(jì)、當(dāng)?shù)?條件等，溫度變化可自低至1 °F (0. 60C )到多達(dá)100 0F (600C )或更多變化。高壓蒸汽渦輪機(jī)30入口處的蒸汽溫度通常為約1050下。根據(jù)所述示例性實(shí)施 方案，動(dòng)力強(qiáng)化系統(tǒng)Iio將再熱調(diào)溫器溫度設(shè)定點(diǎn)從通常的1050 T (565. 55°C )降低到約IOlOT (543.33°C)。當(dāng)然，根據(jù)操作限制條件和動(dòng)力成本可進(jìn)一步降低設(shè)定點(diǎn)。為了達(dá) 到較低的設(shè)定點(diǎn)，需要增加流經(jīng)再熱調(diào)溫器94和任選的再熱調(diào)溫器95的再熱調(diào)溫水(進(jìn) 水)。再熱調(diào)溫水流增加自CCP 2生成更大輸出。自最佳水平降低再熱調(diào)溫器94和任選的再熱調(diào)溫器95的設(shè)定點(diǎn)溫度是反直觀 的。也就是說，較低的設(shè)定點(diǎn)需要增加再熱調(diào)溫水流，這對(duì)于CCP 2來說熱學(xué)上的有效性降 低。效率損失由于為不太有效的熱力循環(huán)的較低蒸汽溫度而出現(xiàn)，循環(huán)中所需的加入水需 要額外能量來蒸發(fā)并且HRSG導(dǎo)管中燃燒的燃料增加。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至此因降低再熱調(diào)溫 器94和任選的再熱調(diào)溫器95的設(shè)定點(diǎn)溫度而引起的熱效率降低能夠增加CCP2動(dòng)力輸出， 經(jīng)濟(jì)上證明這是有效的。在高峰期內(nèi)，供應(yīng)者可對(duì)于額外電輸出負(fù)擔(dān)增加的成本。由降低設(shè)定點(diǎn)溫度產(chǎn)生 的低效率(其通常不利地影響每千瓦時(shí)的成本)可在高或高峰動(dòng)力期(此時(shí)動(dòng)力價(jià)格增 加)內(nèi)抵消。然而，應(yīng)當(dāng)指出超出某一點(diǎn)，由設(shè)定點(diǎn)溫度降低產(chǎn)生的動(dòng)力將不再有效，發(fā)電 成套設(shè)備將不再能夠生成更多動(dòng)力，或者發(fā)電成套設(shè)備將花費(fèi)比其因交換所生成動(dòng)力而收 到的錢更多錢來生成動(dòng)力，因此更進(jìn)一步降低再熱調(diào)溫器的設(shè)定點(diǎn)溫度將是與創(chuàng)造價(jià)值相 反的。因此，本發(fā)明提供一種用于在選擇例如高峰期(此時(shí)將通常為低效操作點(diǎn))內(nèi)自聯(lián) 合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備提取額外動(dòng)力的系統(tǒng)，其具有經(jīng)濟(jì)效益。在此，應(yīng)當(dāng)理解的是所述示例性實(shí)施方案除HRSG導(dǎo)管燃燒之外還可以結(jié)合聯(lián)合 循環(huán)系統(tǒng)中使用的其他動(dòng)力強(qiáng)化應(yīng)用。例如，所述示例性實(shí)施方案可結(jié)合用于燃?xì)鉁u輪機(jī) 的蒸發(fā)冷卻器的操作使用。直接物品燃?xì)鉁u輪機(jī)蒸發(fā)冷卻器(direct article gas turbine evaporative cooler)的操作有效地通過再熱調(diào)溫?cái)U(kuò)展峰值能力。峰值能力的擴(kuò)展起因于 燃?xì)鉁u輪機(jī)排氣溫度由于通過蒸發(fā)冷卻器冷卻的更冷的燃?xì)鉁u輪機(jī)進(jìn)口空氣的降低。雖然只是結(jié)合有限個(gè)實(shí)施方案詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)容易地理解本發(fā)明不限 于這些公開的實(shí)施方案。更確切地講，本發(fā)明可經(jīng)改進(jìn)以結(jié)合至今沒有描述的許多變化、改 變、替換或等價(jià)配置，而其等同于本發(fā)明的精神和范圍。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各 種實(shí)施方案，但應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明的各方面可僅僅包括所述實(shí)施方案中的一些。因此，不 應(yīng)將本發(fā)明視為受上述描述限制，而其僅受附加權(quán)利要求書的范圍限制。部件列表
權(quán)利要求
1.一種在選擇期內(nèi)用來自熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) (12)的補(bǔ)充導(dǎo)管燃燒增加聯(lián)合循 環(huán)發(fā)電成套設(shè)備O)的輸出的方法，所述方法包括在所述選擇期內(nèi)將再熱蒸汽流引導(dǎo)到與所述HRSG(12)流體連接的至少一個(gè)再熱調(diào)溫 器(94,95)；增加流經(jīng)所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(94、95)的再熱調(diào)溫水；對(duì)于所述選擇期將所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(94、95)的設(shè)定點(diǎn)溫度降低到較低設(shè)定 點(diǎn)溫度；和在所述選擇期內(nèi)提高所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備O)的動(dòng)力輸出。
2.權(quán)利要求1的方法，其中增加流經(jīng)所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(94、95)的調(diào)溫水流包 括增加流到所述HRSG (12)的再熱部分的調(diào)溫水流。
3.權(quán)利要求2的方法，其中增加流經(jīng)所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(94、95)的調(diào)溫水流 包括增加流經(jīng)與所述再熱部分的過熱器部分(67、68)流體連接的第一和第二再熱調(diào)溫器 (94、95)的調(diào)溫水流。
4.權(quán)利要求1的方法，其還包括降低自所述HRSG(12)流到所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè) 備的渦輪機(jī)部分(30)的蒸汽的溫度。
5.權(quán)利要求1的方法，其中降低所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(67、68)的設(shè)定點(diǎn)溫度包括 降低所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(67、68)的設(shè)定點(diǎn)溫度直到達(dá)到所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè) 備⑵的操作極限。
6.權(quán)利要求5的方法，其中降低所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(67、68)的設(shè)定點(diǎn)溫度直到 達(dá)到所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備(2)的操作極限包括降低所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(67、 68)的設(shè)定點(diǎn)溫度直到達(dá)到以下極限之一再熱調(diào)溫器流量極限、所述HRSG的高壓部分和 所述HRSG的再熱部分之間的蒸汽渦輪機(jī)溫度失配極限、蒸汽渦輪機(jī)排氣壓力極限、蒸汽渦 輪機(jī)節(jié)流壓力極限、發(fā)生器極限、HRSG導(dǎo)管燃燒器出口溫度極限和HRSG導(dǎo)管燃燒器燃料流 量極限。
7.權(quán)利要求1的方法，其中降低所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(67、68)的設(shè)定點(diǎn)溫度包括 降低設(shè)定點(diǎn)溫度約10 0F (60C )至約70 0F (38. 9°C )之間。
8.權(quán)利要求1的方法，其中提高所述選擇期內(nèi)所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備O)的動(dòng)力 輸出包括提高高動(dòng)力需求期內(nèi)的動(dòng)力輸出。
9.權(quán)利要求8的方法，其中提高高動(dòng)力需求期內(nèi)的動(dòng)力輸出包括提高高峰需求期內(nèi)的 動(dòng)力輸出。
全文摘要
在選擇期內(nèi)用來自熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)(12)的補(bǔ)充導(dǎo)管燃燒增加聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備(2)的輸出的方法包括在所述選擇期內(nèi)將再熱蒸汽流引導(dǎo)到與所述HRSG流體連接的至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(67、68)。所述方法還包括增加流經(jīng)所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(67、68)的再熱調(diào)溫水，對(duì)于所述選擇期將所述至少一個(gè)再熱調(diào)溫器(67、68)的設(shè)定點(diǎn)溫度降低到較低設(shè)定點(diǎn)溫度，和提高所述選擇期內(nèi)所述聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成套設(shè)備(2)的動(dòng)力輸出。
文檔編號(hào)F02C6/16GK102072481SQ20101054240
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者G·R·史密斯, 楊文麒 申請(qǐng)人:通用電氣公司